资源简介

(共25张PPT)
2.4.1 水的组成
核心素养目标
1.科学探究与实践能力：
通过电解水实验的设计与操作，观察两极产生的气体体积比、验证气体成分，学会运用 “现象→证据→结论” 的科学探究方法，培养实验观察、记录和分析能力。
能通过实验数据推断水的组成元素，体会 “定量实验” 在化学研究中的重要性。
2.化学观念与与科学思维：
建立 “水是由氢和氧两种元素组成的化合物” 的基本观念，理解化学反应中元素种类不变。
3.科学态度与社会责任：
认识水是生命之源、重要的自然资源，通过 “水的组成探究” 体会化学在揭示物质本质中的作用，增强探索物质世界的兴趣。
学习重难点
学习重点
1.电解水实验的现象、气体检验方法及实验结论。
2.能用文字表达式表示电解水反应。
学习难点
1.从电解水实验现象推导水的组成，理解 “实验现象→定量分析→宏观组成” 的逻辑链条。
2.微观层面解释电解水过程，并能区分物理变化与化学变化的微观本质差异。
探究水的组成
PART 01
1.自然界的水
水在自然界中能以液态、固态、气态三种状态同时存在。与大多数物质不同，固态水（冰）的密度比液态水小，可以浮在水面上；气态水无色无味。
1.自然界的水
不同状态的水在一定条件下可以相互转化：
日常生活中的水大多不是纯净物，研究水的组成时必须使用纯净的水。
水加热煮沸产生水蒸气，水蒸气冷凝又变成液态的水，通过这一系列物理变化可以获得较为纯净的水。
2.认识水的组成
利用化学反应在一定条件下使水分解，研究水分解后的产物，可以帮助我们认识水的组成。
【实验1】
根据如下步骤进行水的电解实验，观察现象并思考。
（1）向如图所示的装置中加入纯净的水（为增强溶液的导电性，可向水中加入少量氢氧化钠），接通直流电源，观察实验现象。
电解水实验
2.认识水的组成
【实验1】
（2）将一根带火星的木条平放在与电源正极相连的玻璃管的尖嘴处，打开活塞，观察实验现象，并推断气体成分。
（3）打开与电源负极相连的玻璃管的活塞，在玻璃管的尖嘴处点燃（或用一支小试管收集生成的气体后移至酒精灯火焰处），观察实验现象，并推断气体成分。
电解水实验
2.认识水的组成
2.认识水的组成
实验现象：
通电后，两个电极表面都有无色气泡产生，两个玻璃管内液面均下降，与电源正极相连的玻璃管内液面下降较慢，与电源负极相连的玻璃管内液面下降较快，一段时间后与电源正、负极相连的玻璃管内产生气体的体积比约为1:2 （因氧气在水中的溶解能力比氢气强，实验开始阶段，氧气和氢气的体积比小于1:2 ，但最终氧气和氢气的体积比约为1:2 ）
2.认识水的组成
气体检验：
与电源正极相连的玻璃管中的气体：用带火星的木条检验，木条复燃，证明气体是氧气；
与电源负极相连的玻璃管中的气体：点燃，气体能燃烧，火焰呈淡蓝色，证明气体是氢气
2.认识水的组成
实验分析：
氢气是由氢元素组成的，氧气是由氧元素组成的，根据化学反应前后元素种类不变，可以推断水是由氢、氧两种元素组成的。
实验原理：
水
通电
氢气 + 氧气
H2O
H2
O2
实验结论：
①水在通电的条件下能发生分解反应，生成氢气和氧气；
②水是由氢、氧两种元素组成的
2.认识水的组成
气体能燃烧，
火焰呈淡蓝色
带火星的木条
复燃
产生气泡少，
液面下降慢
产生气泡多，
液面下降快
左右两级产生气体的体积比为2：1
实验时为增加水的导电性，可向水中加入少量稀硫酸或者氢氧化钠溶液
氢气
PART 02
1.氢气
颜色 气味 状态 密度 溶解性
无色
无臭
气体
比空气小
难溶于水
标准状况下，氢气的密度为0.089g/L，是密度最小的气体
可用向下排空气法收集
可用排水法收集
（1）氢气的物理性质
1.氢气
（2）氢气的验纯
1.氢气
（2）氢气的验纯
不纯的氢气遇明火会发生爆炸，因此点燃前必须验纯。检验氢气纯度的操作方法如下：
收集一试管氢气，用拇指堵住试管口，管口向下；靠近火焰，移开拇指。若发出尖锐的爆鸣声表明氢气不纯，声音很小则表明氢气较纯。
2.氢气的燃烧
【实验2】
在空气中点燃纯净的氢气，并在火焰上方罩一个干燥的烧杯，观察实验现象
（3）氢气的化学性质——可燃性
冷而干燥的烧杯
现象 结论
安静的燃烧，产生淡蓝色火焰 氢气具有可燃性
烧杯内壁有水雾 生成水
用手轻触烧杯，烧杯发烫 放出热量
实验分析：纯净的氢气在空气中燃烧，产生淡蓝色的火焰，放出大量的热，烧杯内壁凝结有水雾，说明氢气与空气中的氧气发生化合反应生成了水。
2.氢气的燃烧
2.氢气的燃烧
氢气是一种理想的能源：
液氢燃烧的产物是水，不产生污染，生成的水又可循环
使用。液氢已被广泛用作火箭和航天动力燃料。
利用太阳光分解水：
20世纪70年代，科学家通过大量研究表明，用TiO2 等物质作为催化剂，利用太阳光可以直接将水分解为氢气和氧气。近年来，中国科学技术大学研究人员的一系列研究表明，采用纳米级的硅、石墨烯等材料作为催化剂，在太阳光下分解水的效果良好，这为水分解实现工业化制氢提供了新思路。一旦解决了氢气制取、氢气分离和安全储运等瓶颈问题，就能真正打开“氢能时代”的大门，实现能源的可持续发展。
1.中科院赣江创新研究院等开发出的高储氢密度和放氢速率的合金储氢材料,能延长手持氢气火炬的续航时间。下列关于氢气的说法不正确的是( )
A.氢气燃烧产生淡蓝色火焰
B.氢气燃烧不会产生污染物
C.点燃氢气发出爆鸣声说明氢气不纯
D.氢气燃烧实验不能用于探究水的组成
随堂测试
D
随堂测试
2.下列有关氢气的说法不正确的是( )
A.氢气在空气中燃烧只生成水
B.氢气在空气中燃烧产生淡蓝色火焰
C.氢气是无色、无臭、难溶于水的气体
D.点燃氢气，发出尖锐的爆鸣声，说明氢气较纯
D
随堂测试
3.电解水的实验时，能够看到的现象是（ ）
A.两极处都有气体生成，正极产生气体多
B.正极产生氧气，负极产生氢气
C.可以看到生成气体的体积比为氢气:氧气＝2:1
D.两极处都有气泡产生，与正极相连的玻璃管内收集的气体可以使带火星的木条复然
D
随堂测试
4.实验小组用如图所示装置完成电解水的实验并收集产生的气体，下列说法错误的是( )
A.a端应连接电源的负极
B.c、d两管收集到的气体的质量比为2:1
C.c管中的气体先收集满
D.该实验说明水由氢、氧元素组成
B
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